Durante le prime fasi del Big Bang, in presenza di temperature molto elevate, le energie dei fotoni erano enormi, ma con l’espansione e il raffreddamento dell’universo si indebolirono. Meno di un milionesimo di secondo dopo l’evento iniziale la temperatura dell’universo superava i 10 milioni di milioni di k e una grande quantità di particelle e antiparticelle si formava e veniva annichilata. In quei momenti l’universo era costitutito da particelle di materia e da fotoni di energia raggiante grosso modo in quantità uguali. Prima della fine del primo millisecondo la temperatura era calata a meno di 10 mila miliardi di gradi kelvin e la formazione di particelle pesanti quali protoni e neutroni non era più possibile. La maggior parte di quelli già esistenti vennero rpidamente annichilati in seguito a collisione con le relative antiparticelle. Tuttavia la quantità di particelle era superiore a quelle delle antiparticelle, seppure di poco e quindi alcuni protoni e neutroni continuarono ad esistere e formarono gli atomi che costituiscono le attuali stelle e galassie. Si calcola che solo una particella su un miliardo sia sopravvissuta, mentre le altre venivano convertite in energia raggiante. Qualche secondo più tardi la temperatura era già calata a pochi miliardi di K e le energie dei fotoni risultarono quindi troppo basse per consentire la formazione di particelle leggere, quali elettroni e positroni, mentre collisioni fra quelli già esistenti ne annullavano la maggior parte, lasciando solo un residuo. Circa tre minuti dopo l’evento primordiale l’universo si era raffreddato fino a raggiungere una temperatura di un miliardo di K; le condizioni formatesi favorirono la saldatura di protoni e neutroni che diedero origine all’elio e ad altre piccole quantità di altri nuclei leggeri, il deuterio e il litio. Il rapporto attuale tra idrogeno ed elio fu fissato in quell’attimo. 
Da quel momento in poi l’universo risulta costituito da una miscela opaca di materia ed energia radiante che continua ad espandersi e raffreddarsi. Alcue centinaia di migliaia di anni dopo la temperatura era di circa 3000 k. I protoni furono in grado di catturare e trattenere gli elettroni formando atomi di idrogeno neutro in quanto l’energia raggiante non aveva più potenza sufficiente a trasformarli in ioni. La maggior parte degli elettroni fu rapidamente assorbita e divenne quindi possibile per i fotoni percorrere rilevanti distanze senza rischio di collisioni o di essere assorbiti. Durante questa fase, nota come “disaccoppiamento” fra materia ed energia raggiante, l’universo divenne trasparente. Dal momento del disaccoppiamento l’universo si è espanso mille volte tanto e l’energia raggiante liberata in quella fase e distribuita nello spazio, si è rarefatta, espandendosi e raffreddandosi, ed è divenuta l’irradiazione i fondo di microonde rilevabile oggigiorno.
